Meeting the requirements of US and European water standards

Význam tématu

Voda je životně důležitým zdrojem a její kontaminace nepříznivými látkami ohrožuje ekosystémy i veřejné zdraví. Regulace jak v USA (EPA) tak v EU (Směrnice WFD a EQS) stanovují limity pro známé i nové znečišťující látky: pesticidy, disinfekční vedlejší produkty, těžké kovy, per­/polyfluorované sloučeniny, farmaka, hormony či nitrosaminy. Tyto látky se objevují v pitné, povrchové, spodní i odpadní vodě v koncentracích od µg/L až po tzv. ppt či ppq úrovně.

Cíle a přehled metod

Hlavním cílem je zajistit spolehlivou, citlivou a rychlou analýzu širokého spektra kontaminantů v různých vzorcích vod. Používají se techniky: GC-MS/ECD, GC-MS/MS, LC-MS/MS, GC-Orbitrap, ICP-MS, ICP-OES, IC, a derivativace pro OVOCs. Klíčové přístupy zahrnují: autom. SPE (online i offline), hlavu- prostorové vzorkování, kryogen-free techniky, Deans Switch 2D-GC, elektro- spray a napřímený ionizační zdroj, vysoké rozlišení a přesnost hmotnosti.

Použitá metodika a instrumentace

• GC-Orbitrap MS/MS: identifikace a kvantifikace nových disinfekčních vedlejších produktů (halogenované kyseliny, iodo-DBP) v ppt úrovni pomocí vysokého rozlišení (HRAM).
• GC-MS/MS Advanced EI: měření nízkomolekulárních nitrosaminů (NDMA, NDPA aj.) v pitných vodách na úrovni 0,1 ng/L s LOQ 0,1–0,5 ng/L.
• Online headspace GC-FID: jednoduchá a rychlá analýza plynných oktanových frakcí (GRO) bez derivatizace, analýza C6–C10 sloučenin.
• ICP-MS (SQ/TQ) a ICP-OES: stopové a ultra-stopové prvky (Pb, As, Cd, Cr, PFAS) v matrice s vysokým solným obsahem, včetně automatické Ar zředění.
• LC-MS/MS SPE a online prekoncentrace: farmaka, hormony, PFAS, perzistentní organické polutanty ve vzorcích pitných i nepitných vod s LOQ pod 1 ng/L.
• Ion chromatography: anionty/kat ionty, haloac. kyseliny, SIFT-MS pro VOC/Eventy Owen, atd.

Hlavní výsledky a diskuse

U všech metod byla dosažena vynikající linearita (R2 > 0,99), opakovatelnost (< 10 % RSD), citlivost v ppt/ppq oblasti a selektivita pro potlačení maticových interferencí. Metody úspěšně splňují požadavky EPA a EU WFD (MRL, LCMRL, EQS). Techniky jako HRAM Orbitrap umožňují retrospektivní screening a identifikaci neznámých látek. Automatizované systémy (prepFAST, TriPlus RSH, iCAP RQ) zkracují dobu přípravy vzorků a zvyšují průchodnost analýz.

Přínosy a praktické využití metody

• Zajištění povinného sledování a compliance s regulačními limity v EU a USA.
• Včasná detekce a identifikace nových kontaminantů ve zdrojových i povodňových vodách.
• Zvýšení produktivity laboratoří díky automatizaci a rychlým, citlivým detekčním technikám.
• Možnost analýzy více tříd kontaminantů jedním přístrojem a v jednom běhu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj technik HRAM a HRMSn pro nekonvenční vzorky a nedefinované polutanty.
• Integrace in-situ senzorů, online bezodpadové vzorkování a IoT monitoring vodních sítí.
• Využití umělé inteligence a strojového učení pro multidimenzionální data-mining, predikci nových polutantů a optimalizaci metod.

Závěr

Pokrok v analytických technologiích (GC-MS, LC-MS/MS, ICP-MS, IC-MS) spolu s automatizovanými vzorkovacími systémy umožňuje komplexní sledování jak tradičních, tak nově se objevujících kontaminantů v různorodých vodních matricích s vysokou citlivostí, selektivitou a robustností při splnění přísných regulatorních kritérií. Výsledkem je vyšší efektivita laboratoří, větší podniková udržitelnost a lepší ochrana veřejného zdraví a životního prostředí.

Reference

• EPA Method 521, 537, 539, 537.1, 551.1, 8327, ASTM D7979-17.
• EU Direktiva 2000/60/EC (Water Framework Directive) a 2008/105/EC, 98/83/EC.
• Glaus, M. et al. Emerging waterborne contaminants. Crit Rev Environ Sci Technol, 2018.
• Barber, L.B., et al. Trace Organic Contaminants in Public Water. Environ. Sci. Technol. 2019.
• Stahl, T. et al. Toxicology of PFAS. Environ. Sci. Eur. 2011;23:38.
• Richardson, S. D.; Ternes, T. A. Water Analysis: Emerging Contaminants. Anal. Chem. 2014;86:2813–2848.